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C#中TCP粘包問題的解決方法

 更新時間:2017年07月14日 10:39:25   作者:白云隨風  
這篇文章主要為大家詳細介紹了C#中TCP粘包問題的解決方法,具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們可以參考一下

一、TCP粘包產生的原理

1.TCP粘包是指發(fā)送方發(fā)送的若干包數據到接收方接收時粘成一包,從接收緩沖區(qū)看,后一包數據的頭緊接著前一包數據的尾。出現粘包現象的原因是多方面的,它既可能由發(fā)送方造成,也可能由接收方造成。

2.發(fā)送方引起的粘包是由TCP協(xié)議本身造成的,TCP為提高傳輸效率,發(fā)送方往往要收集到足夠多的數據后才發(fā)送一包數據。若連續(xù)幾次發(fā)送的數據都很少,通常TCP會根據優(yōu)化算法把這些數據合成一包后一次發(fā)送出去,這樣接收方就收到了粘包數據。接收方引起的粘包是由于接收方用戶進程不及時接收數據,從而導致粘包現象。

3.這是因為接收方先把收到的數據放在系統(tǒng)接收緩沖區(qū),用戶進程從該緩沖區(qū)取數據,若下一包數據到達時前一包數據尚未被用戶進程取走,則下一包數據放到系統(tǒng)接收緩沖區(qū)時就接到前一包數據之后,而用戶進程根據預先設定的緩沖區(qū)大小從系統(tǒng)接收緩沖區(qū)取數據,這樣就一次取到了多包數據。、

二、解決原理及代碼實現

1.采用包頭(固定長度,里面存著包體的長度,發(fā)送時動態(tài)獲?。?包體的傳輸機制。如圖

HeaderSize 存放著包體的長度,其HeaderSize本身是定長4字節(jié);

一個完整的數據包(L)=HeaderSize+BodySize;

2.分包算法

  其基本思路是首先將待處理的接收數據流即系統(tǒng)緩沖區(qū)數據(長度設為M)強行轉換成預定的結構數據形式,并從中取出結構數據長度字段L,而后根據包頭計算得到第一包數據長度。

       M=系統(tǒng)緩沖區(qū)大??;L=用戶發(fā)送的數據包=HeaderSize+BodySize;

1)若L<M,則表明數據流包含多包數據,從其頭部截取若干個字節(jié)存入臨時緩沖區(qū),剩余部分數據依此繼續(xù)循環(huán)處理,直至結束。

2)若L=M,則表明數據流內容恰好是一完整結構數據(即用戶自定義緩沖區(qū)等于系統(tǒng)接收緩沖區(qū)大小),直接將其存入臨時緩沖區(qū)即可。

3)若L>M,則表明數據流內容尚不夠構成一完整結構數據,需留待與下一包數據合并后再行處理。

4)下面是代碼代碼實現(HP-SOCKET框架的服務器端來接收數據)

int headSize = 4;//包頭長度 固定4
  byte[] surplusBuffer = null;//不完整的數據包,即用戶自定義緩沖區(qū)
  /// <summary>
  /// 接收客戶端發(fā)來的數據
  /// </summary>
  /// <param name="connId">每個客戶的會話ID</param>
  /// <param name="bytes">緩沖區(qū)數據</param>
  /// <returns></returns>
  private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes) 
  {
   //bytes 為系統(tǒng)緩沖區(qū)數據
   //bytesRead為系統(tǒng)緩沖區(qū)長度
   int bytesRead = bytes.Length;
   if (bytesRead > 0)
   {
    if (surplusBuffer == null)//判斷是不是第一次接收,為空說是第一次
     surplusBuffer = bytes;//把系統(tǒng)緩沖區(qū)數據放在自定義緩沖區(qū)里面
    else
     surplusBuffer = surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩余的包
    //已經完成讀取每個數據包長度
    int haveRead = 0;
    //這里totalLen的長度有可能大于緩沖區(qū)大小的(因為 這里的surplusBuffer 是系統(tǒng)緩沖區(qū)+不完整的數據包)
    int totalLen = surplusBuffer.Length;
    while (haveRead <= totalLen)
    {
     //如果在N此拆解后剩余的數據包連一個包頭的長度都不夠
     //說明是上次讀取N個完整數據包后,剩下的最后一個非完整的數據包
     if (totalLen - haveRead < headSize)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      //把剩下不夠一個完整的數據包存起來
      Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead);
      surplusBuffer = byteSub;
      totalLen = 0;
      break;
     }
     //如果夠了一個完整包,則讀取包頭的數據
     byte[] headByte = new byte[headSize];
     Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, headByte, 0, headSize);//從緩沖區(qū)里讀取包頭的字節(jié)
     int bodySize = BitConverter.ToInt32(headByte, 0);//從包頭里面分析出包體的長度

     //這里的 haveRead=等于N個數據包的長度 從0開始;0,1,2,3....N
     //如果自定義緩沖區(qū)拆解N個包后的長度 大于 總長度,說最后一段數據不夠一個完整的包了,拆出來保存
     if (haveRead + headSize + bodySize > totalLen)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead);
      surplusBuffer = byteSub;
      break;
     }
     else
     {
      //挨個分解每個包,解析成實際文字
      String strc = Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer, haveRead + headSize, bodySize);
      //AddMsg(string.Format(" > [OnReceive] -> {0}", strc));
      //依次累加當前的數據包的長度
      haveRead = haveRead + headSize + bodySize;
      if (headSize + bodySize == bytesRead)//如果當前接收的數據包長度正好等于緩沖區(qū)長度,則待拼接的不規(guī)則數據長度歸0
      {
       surplusBuffer = null;//設置空 回到原始狀態(tài)
       totalLen = 0;//清0
      }
     }
    }
   }
   return HandleResult.Ok;
  }

值此完成拆包解析文字工作。但實際上還沒完成,如果這段代碼是客戶端接收來自服務器的數據的話就沒問題了。

仔細看IntPtr connId 每個連接的會話ID

private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes)

{

}

但是服務器端還要分辨出 每個數據包是哪個會話產生的,因為服務器端是多線程,多用戶的模式,第一個數據包和第二個可能來自不同會話的數據,所以上面的代碼只適用于單會話模式。

下面我要解決這個問題。

采用c#安全的ConcurrentDictionary,具體參考 https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd287191(v=vs.110).aspx

最新的代碼

//線程安全的字典
  ConcurrentDictionary<IntPtr, byte[]> dic = new ConcurrentDictionary<IntPtr, byte[]>();
  int headSize = 4;//包頭長度 固定4
  /// <summary>
  /// 接收客戶端發(fā)來的數據
  /// </summary>
  /// <param name="connId">每個客戶的會話ID</param>
  /// <param name="bytes">緩沖區(qū)數據</param>
  /// <returns></returns>
  private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes) 
  {
   //bytes 為系統(tǒng)緩沖區(qū)數據
   //bytesRead為系統(tǒng)緩沖區(qū)長度
   int bytesRead = bytes.Length;
   if (bytesRead > 0)
   {
    byte[] surplusBuffer = null;
    if (dic.TryGetValue(connId, out surplusBuffer))
    {
     byte[] curBuffer = surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩余的包
     //更新會話ID 的最新字節(jié)
     dic.TryUpdate(connId, curBuffer, surplusBuffer);
     surplusBuffer = curBuffer;//同步
    }
    else
    {
     //添加會話ID的bytes
     dic.TryAdd(connId, bytes);
     surplusBuffer = bytes;//同步
    }

    //已經完成讀取每個數據包長度
    int haveRead = 0;
    //這里totalLen的長度有可能大于緩沖區(qū)大小的(因為 這里的surplusBuffer 是系統(tǒng)緩沖區(qū)+不完整的數據包)
    int totalLen = surplusBuffer.Length;
    while (haveRead <= totalLen)
    {
     //如果在N此拆解后剩余的數據包連一個包頭的長度都不夠
     //說明是上次讀取N個完整數據包后,剩下的最后一個非完整的數據包
     if (totalLen - haveRead < headSize)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      //把剩下不夠一個完整的數據包存起來
      Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead);
      dic.TryUpdate(connId, byteSub, surplusBuffer);
      surplusBuffer = byteSub;
      totalLen = 0;
      break;
     }
     //如果夠了一個完整包,則讀取包頭的數據
     byte[] headByte = new byte[headSize];
     Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, headByte, 0, headSize);//從緩沖區(qū)里讀取包頭的字節(jié)
     int bodySize = BitConverter.ToInt32(headByte, 0);//從包頭里面分析出包體的長度

     //這里的 haveRead=等于N個數據包的長度 從0開始;0,1,2,3....N
     //如果自定義緩沖區(qū)拆解N個包后的長度 大于 總長度,說最后一段數據不夠一個完整的包了,拆出來保存
     if (haveRead + headSize + bodySize > totalLen)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead);
      dic.TryUpdate(connId, byteSub, surplusBuffer);
      surplusBuffer = byteSub;
      break;
     }
     else
     {
      //挨個分解每個包,解析成實際文字
      String strc = Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer, haveRead + headSize, bodySize);
      AddMsg(string.Format(" > {0}[OnReceive] -> {1}", connId, strc));
      //依次累加當前的數據包的長度
      haveRead = haveRead + headSize + bodySize;
      if (headSize + bodySize == bytesRead)//如果當前接收的數據包長度正好等于緩沖區(qū)長度,則待拼接的不規(guī)則數據長度歸0
      {
       byte[] xbtye=null;
       dic.TryRemove(connId, out xbtye);
       surplusBuffer = null;//設置空 回到原始狀態(tài)
       totalLen = 0;//清0
      }
     }
    }
   }
   return HandleResult.Ok;
  }

這樣就解決了,多客戶端會話造成的接收混亂。至此所有工作完成。以上代碼就是為了參考學習,如果實在不想這么麻煩??梢灾苯邮褂肏P-SOCKET通信框架的PACK模型,里面自動實現了解決粘包的問題。

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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